鲕状赤铁矿是一种典型的难处理铁矿资源,据统计我国约有30-50亿吨储量,占我国红铁矿储量的30%。这种铁矿石含磷高(0.4-1.8%)、铁品位较低(35-50%),铁矿石中的磷主要赋存于胶磷矿中,并与富含氧化铁的鲕绿泥石混杂在一起,形成同心层状相间的鲕粒结构,矿石中氧化铁晶粒粒度细微,且与脉石嵌布关系复杂,难解离。若不改变铁和磷的赋存状态,破坏矿石特有的鲕粒结构,铁就无法精选富集,磷也无法有效去除。目前,该资源尚未得到有效开发利用,尚属于“呆滞”矿产资源。本文以湖南某地鲕状赤铁矿为对象,系统研究了其物化性能以及工艺矿物学特征,针对其复杂的嵌布关系,研究了高磷鲕状赤铁矿还原焙烧的热力学,开发出高磷鲕状赤铁矿还原焙烧-磁选分离的新工艺及添加剂强化还原分选新技术,并结合光学显微鉴定、XRD和显微图像分析揭示了高磷鲕状赤铁矿铁磷分离的机制。(1)查明了鲕状赤铁矿的工艺矿物学特征：赤铁矿呈环带状集合体与脉石矿物的紧密嵌布,铁矿石中的磷主要以胶磷矿的形式出现,胶磷矿在鲕状赤铁矿中主要产出形式是球粒状集合体。铁与磷等脉石成分的复杂嵌布关系导致物理分选铁和磷十分困难。(2)通过高磷鲕状赤铁矿还原焙烧-磁选工艺研究,确定适宜的还原焙烧温度为1050℃,还原焙烧时间为120min,还原产品磨矿细度-0.074mm含量为97.1%,磁场强度为0.1T。此工艺条件下,铁金属化率86.7%,磷挥发率24.3%,精矿铁品位85.1%,铁回收率69.7%,精矿磷品位0.972%,磷脱除率51.4%；加入添加剂可有效强化鲕状赤铁矿的还原分选,在适宜的还原磨选条件下,添加了7.5%硫酸钠和1.5%辅助添加剂BS,铁金属化率达95.8%,磷挥发率25.1%,精矿铁品位92.7%,铁回收率92.5%,精矿磷品位0.086%,磷脱除率96.1%。(3)热力学研究表明,磷灰石在有碳存在的情况下可还原生成气态的单质磷挥发出去,反应受温度和气体磷分压的影响。在气体磷分压为0.01%的时候,反应起始温度约为1100K。高磷鲕状赤铁矿还原焙烧过程中,部分物料在较低温度下先发生固相反应,生成物主要有铁橄榄石、FeO·Al2O3；T>1190K时,上述固相反应产物在还原过程中可被还原Fe。添加钠盐后,碳酸钠和硫酸钠与SiO2均可在低于1190K时发生反应,竞争置换出FeO,使其还原阻碍减少。热力学上证明钠盐添加剂可促进金属铁的还原。(4)结合XRD结果和还原焙烧产物的微观结构分析可知,无添加剂时铁晶粒细小且受界面阻力无法有效聚集；添加钠盐后,随着还原反应的进行,在局部能形成液相,为铁离子的扩散提供条件；而添加复合添加剂后,降低铁晶粒的表面张力,使得细小的铁晶粒聚集长大连成片状,完全破坏了鲕状结构,并与脉石有了明显的界限,有利于后续磨矿、磁选分离出金属铁粉。本研究针对国内量大难处理的鲕状赤铁矿,用廉价煤做还原剂,通过添加剂强化还原分选,由高磷鲕状赤铁矿制备高品位直接还原金属铁粉。随着进口铁矿石价格日益剧增,从长远来看,新工艺是未来鲕状赤铁矿开发利用的有效途径。